O IEEE P802.3ba, um padrão para transferência de dados em canais Ethernet de 100 gigabit (100 GbE), foi desenvolvido entre 2007 e 2010 [3], mas foi amplamente utilizado apenas em 2018 [5]. Por que em 2018, e não antes? E por que imediatamente em massa? Há pelo menos cinco razões ...
O IEEE P802.3ba foi desenvolvido principalmente para atender às necessidades dos datacenters e dos pontos de troca de tráfego da Internet (entre operadoras independentes); além de garantir o bom funcionamento de serviços da Web que consomem muitos recursos, como portais com uma grande quantidade de conteúdo em vídeo (por exemplo, YouTube); e para computação de alto desempenho. [3] Os usuários comuns da Internet também contribuem para alterar os requisitos de largura de banda: muitos têm câmeras digitais e as pessoas querem transferir o conteúdo capturado pela Internet. T.O. o volume de conteúdo que circula pela Internet ao longo do tempo está se tornando cada vez mais. Tanto no nível profissional quanto no consumidor. Em todos esses casos, ao transferir dados de um domínio para outro, a largura de banda agregada dos principais nós da rede excede há muito os recursos das portas de 10 GbE. [1] Esta é a razão do surgimento de um novo padrão: 100GbE.
Grandes centros de dados e provedores de serviços em nuvem já estão usando ativamente 100GbE e planejam mudar gradualmente para 200GbE e 400GbE em alguns anos. Ao mesmo tempo, eles já estão de olho em velocidades que ultrapassam o terabit. [6] Embora haja alguns grandes fornecedores que estão mudando para 100GbE somente no ano passado (por exemplo, Microsoft Azure). Os datacenters que executam computação de alto desempenho para serviços financeiros, plataformas governamentais, plataformas de petróleo e gás e serviços públicos também começaram a mudar para 100GbE. [5]
Nos data centers corporativos, a demanda de largura de banda é um pouco menor: apenas recentemente 10GbE se tornou uma necessidade urgente aqui, e não um luxo. No entanto, como a taxa de consumo de tráfego está crescendo mais rapidamente, é duvidoso que 10GbE morem em data centers corporativos por pelo menos 10 ou até 5 anos. Em vez disso, veremos uma transição rápida para 25GbE e ainda mais rápida para 100GbE. [6] Porque, como observam os analistas da Intel, a intensidade do tráfego no data center aumenta em 25% ao ano. [5]
Analistas da Dell e da Hewlett Packard afirmam [4] que 2018 é o ano de 100GbE para data centers. Em agosto de 2018, as entregas de equipamentos de 100GbE dobraram os suprimentos durante todo o ano de 2017. E o ritmo do fornecimento continua a crescer, à medida que os data centers começaram a se afastar em massa de 40GbE. Espera-se que até 2022, 19,4 milhões de portas 100GbE sejam entregues anualmente (em 2017, para comparação, esse valor era de 4,6 milhões). [4] Em termos de custos, US $ 7 bilhões foram gastos em portos de 100GbE em 2017 e estima-se que US $ 20 bilhões sejam gastos em 2020 (veja a Figura 1). [1]
Figura 1. Estatísticas e previsões de demanda por equipamentos de rede
Porque agora? 100GbE não é uma tecnologia tão nova, então por que há tanta agitação no momento?
1) Porque esta tecnologia amadureceu e se tornou mais barata. Foi em 2018 que cruzamos a linha quando o uso de plataformas com portas de 100 gigabit no data center se tornou mais econômico do que "empilhar" várias plataformas de 10 gigabit. Exemplo: o Ciena 5170 (veja a Figura 2) é uma plataforma compacta que fornece taxa de transferência agregada a 800GbE (4x100GbE, 40x10GbE). Se várias portas de 10 gigabit forem necessárias para fornecer a taxa de transferência necessária, o custo de ferro adicional, espaço adicional, consumo excessivo de energia, manutenção, peças sobressalentes adicionais e sistemas de refrigeração adicionais resultam em uma quantia bastante limpa. [1] Por exemplo, os especialistas da Hewlett Packard, analisando os benefícios em potencial de mudar de 10GbE para 100GbE, chegaram aos seguintes números: maior desempenho (56%), custo total menor (27%), menor consumo de eletricidade (31%), simplificação interconexões de cabos (em 38%). [5]
Figura 2. Ciena 5170: uma plataforma de exemplo com portas de 100 gigabit
2) A Juniper e a Cisco finalmente criaram seus próprios chips ASIC para switches de 100GbE. [5] O que é uma confirmação eloquente do fato de que a tecnologia 100GbE está realmente madura. O fato é que é rentável criar microcircuitos ASIC somente quando, em primeiro lugar, a lógica implementada neles não requer alterações no futuro próximo e, em segundo lugar, quando um grande número de microcircuitos idênticos é fabricado. A Juniper e a Cisco não produziriam esses ASICs sem estarem confiantes na maturidade de 100GbE.
3) Como a Broadcom, Cavium e Mellanox Technologie começaram a perfurar processadores com suporte a 100GbE, e esses processadores já são usados em comutadores de fabricantes como Dell, Hewlett Packard, Huawei Technologies, Lenovo Group, etc. [5]
4) Como os servidores localizados nos racks de servidores estão cada vez mais equipados com os mais recentes adaptadores de rede Intel (consulte a Figura 3), com duas portas de 25 gigabit e, às vezes, até adaptadores de rede convergidos com duas portas de 40 gigabit (XXV710 e XL710) .
Figura 3. Adaptadores de rede Intel mais recentes: XXV710 e XL710
5) Como o equipamento 100GbE é compatível com versões anteriores, o que simplifica a implantação: você pode reutilizar cabos já conectados (basta conectar um novo transceptor a eles).
Além disso, a disponibilidade de 100GbE nos prepara para novas tecnologias, como NVMe sobre tecidos (por exemplo, SSD PCIe NVMe de 256 GB NVMe Samsung Evo Pro; veja Fig. 4) [8, 10], SAN (Storage Area Network) / “Armazenamento definido por software” (veja a Fig. 5) [7], RDMA [11], que sem 100GbE não poderia atingir todo o seu potencial.
Figura 4. SSD Samsung Evo Pro de 256 GB NVMe PCIe
Figura 5. “Rede de área de armazenamento” (SAN) / “Armazenamento definido por software”
Por fim, como um exemplo exótico da relevância prática do uso de 100GbE e de tecnologias de alta velocidade relacionadas, podemos citar a nuvem científica da Universidade de Cambridge (ver Fig. 6), que é construída com base em 100GbE (switches Ethernet Spectrum SN2700), em ordem, entre outros: Garanta a operação eficiente do armazenamento em disco distribuído NexentaEdge SDS, que pode sobrecarregar facilmente uma rede de 10 / 40GbE. [2] Tais nuvens científicas de alto desempenho são implantadas para resolver uma ampla variedade de problemas científicos aplicados [9, 12]. Por exemplo, os cientistas médicos usam essas nuvens para descriptografar o genoma humano, e os canais 100GbE são usados para transferir informações entre grupos de pesquisa de universidades.
Figura 6. Fragmento de uma nuvem científica na Universidade de Cambridge